效率 - c++中float的计算速度比double慢？

Question

c++中float的计算速度比double慢

　浮点运算都是以双精度进行的，即使只有float的运算，也要先转换成double型再计算。
　　所以doublex型比float型要快一点。
　　C++ 标准要求 float 类型至少要能精确表示到小数点后6位，并且整数部分的表示范围至少要达到 1.0-37 -- 10+37 。float 一般是 32 位的。
　　C ++标准规定double 类型的整数部分的最小表示范围和 float 一样，都是 1.0E-37 到 1.0E+37，但是它要求 double 类型的小数部分至少要能精确到小数点后 10 位。double 通常是 64 位的。

VC编译的时候float会转double，建议以后直接用double做浮点数运算，这样既能保证精度有能提高速度。


这是在网上找到的一段回答。 但在没有指定编译环境和语言时，很多网上的帖子都直接说float比较快。 所以现在我乱了。

Answer 1

VC++来说，一般分为两种情况。

第一种情况是你编译32位程序的时候，它会使用X87指令集。在现代的cpu里面，X87内部有一个小堆栈，每一个元素都是80位或者128位的浮点。不管你用的是float、double，还是其他的类型，反正push进去了都会normalize成一样长的80位或者128位的浮点，全部算完了再给你转回来。所以速度应该是几乎一致的。

第二种情况是你编译64位程序，或者打开了MMX、SSE、AVX指令集优化，或者你干脆就是用intrinsic来直接使用这些指令集。这些指令目前支持float和double，而且不会跟X87一样统一转格式。double不仅数据是float的两倍，而且同样大小的寄存器可以同时存放的double数量要比float数量少一半，因此并行之后，float就会比double快很多。

当然了，在很多情况下，float的精度实际上是不够的，而且使用intrinsic的时候，你自己的水平的影响比double的影响要大几个数量级，所以看你的需要了，以需求为主。

Answer 2

是double快点的。
我写了个测试代码`main()
{
//float f1=0.0;
double f1=0.0;
int i,j;
for(i=0;i<100000;i++){
for(j=0;j<10000;j++)f1+=1.1;
f1-=11000;
}
printf("%f\n",f1);
}
`
float:
root@i5a:~/test# time ./a.out
-1412.595703

real 0m3.063s
user 0m3.065s
sys 0m0.000s

doubule
time ./a.out
0.000204

real 0m0.843s
user 0m0.840s
sys 0m0.004s

相差近4倍
来看看gcc -c -S，只看循环体部分
double：

.L2:
        movl    $10000, %eax
        .p2align 4,,10
        .p2align 3
.L5:
        subl    $1, %eax
        addsd   %xmm1, %xmm0
        jne     .L5
        subl    $1, %edx
        subsd   %xmm2, %xmm0
        jne     .L2
        

再来看看float：

 .L2:
        movl    $10000, %eax
        .p2align 4,,10
        .p2align 3
.L5:
        unpcklps        %xmm0, %xmm0
        subl    $1, %eax
        cvtps2pd        %xmm0, %xmm0
        addsd   %xmm1, %xmm0
        unpcklpd        %xmm0, %xmm0
        cvtpd2ps        %xmm0, %xmm0
        jne     .L5
        subl    $1, %edx
        subss   %xmm2, %xmm0
        jne     .L2
        unpcklps        %xmm0, %xmm0
        movl    $.LC3, %edi
        movl    $1, %eax
        cvtps2pd        %xmm0, %xmm0
        jmp     printf
        
        

都已经开启了-O2优化。

再来看看编译成32位的情况。
double：
.L8:

    fxch    %st(1)

.L2:

    movl    $10000, %eax
    .p2align 4,,7
    .p2align 3

.L5:

    subl    $1, %eax
    fadd    %st, %st(1)
    jne     .L5
    fxch    %st(1)
    subl    $1, %edx
    fsubs   .LC2
    jne     .L8

float：
.L9:

    fxch    %st(1)

.L2:

    movl    $10000, %eax
    jmp     .L5
    .p2align 4,,7
    .p2align 3

.L8:

    fxch    %st(1)

.L5:

    fadd    %st, %st(1)
    fxch    %st(1)
    subl    $1, %eax
    fstps   12(%esp)
    flds    12(%esp)
    jne     .L8
    subl    $1, %edx
    fsubs   .LC2
    jne     .L9

测试结果double跟64位差不多，0.85秒，float2.78秒，比64位的float要快一点点。